Автоматизированная система управления орошением Советский патент 1988 года по МПК A01G25/16 

со а

to

Изобретение относится к орошаемому земледелию. Цель изобретения - повьшение качества полива и надежности управления. Система управления содержит датчик влажности почвы 1 и программное устройство, имеющее блочную структуру. Датчики влажности почвы устанавливают на контрольном участке орошаемого массива. При поступлении сигнала о необходимости полива срабатывает блок начала и окончания полива 2, а блок памяти 3 устанавливается на начало отсчета. С помощью блока 6 выбора участка полива определяется орошаемая зона. Блок управления В исполнительными механизмами включает исполнительный механизм 9 контрольного участка поля. Вода поступает из магистрального в поливной трубопровод. Датчик водного тока 12 вьфабатьшает электрический сигнал, несущий информацию о расходе воды. Сигнал поступает через блок преобразователей сигналов 13 на блок ключей 14. Информация о состоявшемся полива хранится в блоке памяти 3. Когда влажность почвы достигнет верхнего предела, система полива прекращает орошение данного участка и переходит к следующему участку. 1 ил. «е (Л

1 I Контоо/чнчй

.I участок

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в орошаемом земледелии на севооборотном массиве поля при внутрипочвенно или бороздковом поливе.

Целью изобретения является повышение качества полива и надежности управления.

На чертеже представлена блок-схе- ма автоматизированной системы управления орошением.

Система управления орошением содержит датчики влажности почвы 1, подключенные к программному устрой- ству, включающему последовательно соединенные блок начала и окончания полива 2 и блок памяти 3, к которому подключены также выходы схем И 4 формирователя адаптивной, программы полива. Программное устройство содержит также формирователь 5 импульсов управления поливом, подключенный через блок 6 выбора участка полива, Последний первым и вторым входами .. связан с блоком 3 памяти и блоком 2 начала и окончания полива, к выходам которого подключены также первые входы схем PI А, вторые входы которьк подключены к выходу пересчетного устройства 7 формирователя адаптивной программы. Выходы формирователя импул ьсов управления поливом подключены к блоку управления 8 исполнительными механизмами (ИМ) 9 для подачи воды из магистрального 10 в полив ные 11 водоводы для орошения участков полива.

Один из орошаемых участков является контрольным, поливается в первую очередь и на нем установлены датчики влажности почвы 1. В начале поливных водоводов 11 на каждом участке установлены датчики водного тока 12 (например, датчики расхода), подключенные к блоку 13 преобразовате- лей сигнала формирователя адаптивной программы. Последний содержит также блок 1А ключей, управляюшие входы которого подключены к блоку выбора участка полива. Входом блока ключей 14 является блок 13 преобразователей сигналов, а выход подключен к пересчетному устройству 7. На чертеже показаны также выходы 15-19 блока начала и окончания полива, подключен ные соответственно. 15 и 16 - к блоку памяти, 17 - к одной из схем И 4, 18 - к блоку 6 выбора участка полива, 19 - ко второй схеме И 4,

р

ю

15 20 25 Q 35

4550 55

40

а также выход 20 блока выбора участка полива, подключенный к формирователю импульсов управления поливом.

В случае использования системы для внутрипочвенного полива на контрольном участке поля устанавливаются не менее трех двухпороговых датчиков влажности почвы 1, например, на электроконтактном вакуумметре типа ЭКВ с тензометрами для измерения потенциала почвенной влаги, соединенных отдельными проводами с блоком начала и окончания полива 2. Блок начала и окончания полива 2 содержит мажоритарное устройство, обеспечивающее формирование импульсов, определяющих продолжительность полива по количеству замкнутых контактов К датчиков 1 из N, а также формирователь импульсов сброса, соответствующего началу полива контрольного участка поля и импульса полива контрольного участка поля.

Блок памяти 3 выполнен на двоичных счетчиках, один из которых обеспечивает счет импульсов времени полива с данным расходом воды на контрольном участке поля с запоминанием информации, другой с возможностью параллельной записи разрядов информации с первого счетчика в инверсном коде и обеспечивает счет импульсов до обнуления. Этим реализуется в данном случае операция логического вычитания. Кроме того, в блок памяти 3 входят логические элементы, обеспечивающие перезапись информации из первого счетчика во второй при обнулении последнего до завершения полива данного массива. Логические элементы И 4 предназначены для управления счетчиками блока памяти 3 в процессе полива участков.

Формирователь импульсов управления поливом 5 содержит одновибратор с - логическими элементами управления и распределитель импульсов.

Блок выбора участков полива 6 со- держит счетчик импульсов поливаемого участка с дешифратором, имеющим десятичные выходы, соединенные через коммутационный элемент (переключатель) выбора количества поливаемых участков с логическими элементами управления, а также содержит индикатор номера поливаемого участка. В конкретном варианте выполнения данного блока его функции во взаимосвязи могут быть выполнены задатчиком групп и участков полива, счетчиком участков полива и индикатором участка полива. Возможен вариант выполнения программного устройства, в котором функции блока памяти, блока выбора участка полива, формирователя импульсов управления выполнены на основе микропроцессора.

Пересчетное устройство 7 выполняется на двоичных счетчиках с заданным коэффициентом деления.

Блок управления исполнительными механизмами 8 выполнен на коммутирующих элементах, например на реле или оптронах с усилителями мощности импульсов управления.

Исполнительный механизм 9 представляет собой гидрозадвижку, управляемую электрогидрореле типа КЭГ.

Магистральный и поливные водоводы в конкретном исполнении могут представлять собой трубопроводы расчетного диаметра. В качестве датчиков водного тока могут быть использованы датчики расхода 12, например расходомеры типа ИР-51Д, ИР-51И или другие, имеющие выход частотный, токовый, напряжения, числоимпульсный.

Блок преобразователей сигналов 13 содержит преобразователи соответствующего аналогового сигнала в частоту, число импульсов и формирователи выходных импульсов.

Блок ключей 14-может быть выполнен на логических элементах, например ИЛИ-НЕ, И-НЕ, с двумя и более выходами и входами.

Автоматизированная система управ ления орошением работает следующим образом.

При замыкании контактов нижнего значения уставки датчиков влажности почвы К датчиков из N, установленных на контрольном участке поля, блок начала и окончания полива 2 по прин- -ципу мажоритарности вырабатывает по выходу 17 разрешающий потенциал напряжения (l), а по выходу 19 - запрещающий потенциал напряжения ( которые поступают на соответствующие входы логических элементов И 4. Одновременно импульсом сброса с выхода 15 блока начала и окончания полива 2 устанавливаются на начало отсчета блок памяти 3, счетчик блока выбора участка полива 6 и пересчетное устройство 7 в исходное состояние. С выхода 18 блока 2 импульсом, сформированным-по окончании

196124

Сброса, записывается l в счетчик блока выбора участка пол ша 6. В то же время импульсом напряжения, выработанным на первом выходе формиро- вателя импульсов управления поливом 5 по перепаду напряжения с выхода 20 блока выбора участка полива 6, через блок управления исполнительными механизмами 8 включается исполнительный механизм 9 контрольного участка поля. При этом водный ток из магистрального водовода 10 поступает через исполнительный механизм в поливной водовод для орошения контрольного участка поля. С появлением водного тока в водоводе 11 датчик водного тока 12 контрольного участка вырабатывает электрический сигнал (напряжение, частота и др.), несущей информацию о расходе воды. Электрический сигнал с выхода датчика расхода 12 поступает на первый вход блока преобразователей сигналов 13, Б котором входной сигнал преобразуется ь частоту импульсов выходного сигнала, в данный момент на первом выходе блока 13. При этом частота импульсов на соответствующем выходе блока 13 изменяется в зависимости

5

30

от расхода воды в данный момент. С

первого выхода блока преобразователей сигналов 13 частота импульсов поступает на первый вход блока ключей 14, на соответствующий управляю5 ЩИ вход блока ключей 14 поступает разрешающий потенциал с логического элемента, связанного со счетчиком блока выбора участка полива 6. При этом частота импульсов с выхода бло0 ка ключей 4, соответствующая сигналу с первого датчика расхода 12, через логический элемент И 4 поступает в счетчик времени полива контрольного участка поля в блоке памяти 3,

5 где производится запись импульсов количества полива в двоичном коде и хранение данной исходной информации до окончания полива- всех участков поля.

Q Полив контрольного участка продолжается до замыкания вторых контактов верхнего значения уставки влажности К датчиков из N. С выхода 17 блока начала и окончания полива 2 поступает запрещающий потенциал на вход первого элемента И 4, а с выхода 19 блока 2 - разрешающий потенциал на вход второго элемента И 4. В результате прекращается за5

5U

пись импульсов количества полива в счетчик яремени контрольного участка блока памяти 3. С выхода 16 блока начала и окончания полива 2 сформированным импульсом (через логическую схему перезаписи блока памяти 3) производится перезапись информации двоичного кода в инверсном виде из первого счетчика контрольного участка во второй счетчик блока 3. Кроме того, с логической схемы перезаписи блока памяти 3 импульс записывает вторую единицу в счетчик блока выбора участка полива 6 и через логические элементы (дешифратор, схемы И, или) перепад напряжения с выхода 20 блока 6 поступит на формирователь 5. На втором выходе формирователя появляется импульс необходимой длительности, которым через блок уп равнения исполнительными механизмами 8 включается второй исполнительный механизм 11 и выключается пер- Bbtfi. Таким обраяом, полив контрольного участка прекращается и появляется ВОДНЫ11 ток во втором отводящем оросительном сооружении. При этом сигнал со второго датчика расхода 12 через блок преобразователей 13, второй ключ блока ключей 14, включенный разрешающим потенциалом с бло ка BhU3opa участков полива 6 и через соответственно пересчетное устройство 7, второй элемент И А поступает на второй счетчик блока памяти 3. В данном счетчике блока памяти 3 про изводится счет импульсов, соответствующих сигналу со второго датчика расхода 12, суммируясь с ранее записанным инверсным кодом до обнуления счетчика. Гем самым во втором счетчике производится логическая операция вычитания по исходному коду, хранящемуся в первом счетчике блока 3,

Данная технология полива позволяет точно вьщавать норму расхода поливной воды по вьщанной норме на контрольном участке, даже при изменении 3 процессе полива в оросительных соор ткениях количества воды, давления воды, а также кратковременном прекращении воды по разным причинам.

Описанный процесс полива по всем участкам повторяется до окончания полива всего массива, после чего автоматизированная система орошения находится в ожидания до новых замыканий контактов датчиков.

1 26

Технико-экономическая эффективность использования изобретения заключается в значительном повышении качества полива культур на орошаемом поле с учетом фазы их роста и развития, а также параметров водного тока. Так, пересушивание одного участка поля при отработке полива в

случае нарушения водного тока приводит к снижению урожайности культур до 30%, а при бесконтрольном поливе вплоть до гибели культур.

Использование изобретения позволяет исключить потерю урожайности и возможную гибель культур при отсутствии водного тока или при изменении его параметров.

20

Формула изобретения

Автоматизированная система управения орошением, включающая исполнительные механизмы, установленные на ыходах из магистрального в поливные водоводы по числу участков орошения, , один из которых является контрольным, программное устройство, выполненное в виде последовательно включенных б. ;ока начала и окончания поЛива, блока памяти, блока выбора участка полива, подключенного вторым входом к блоку начала и окончания полива, и формирователя импульсов управления

поливом, а также датчики влажности на контрольном участке, подключенный к блоку начала и окончания полива, и блок управления исполнительными механизмами, подключенный к формирователю импульсов управления поливом, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества полива и надежности, система снабжена формирователем адаптивной программы управления поливом, подключенным к блоку памяти и выполненным в виде последовательно включенных блока преобразователей сигналов, блока ключей, пересчетного устройства и двух схем

И, и датчиками водного тока в начале поливных водоводов, подключенными к входам блока преобразователей сигналов, причем управляющие входы блока ключей подключены к выходам блока выбора участков полива, а вторые входы схем И подключены к дополнительным выходам блока начала и окончания полива.